羥基自由基檢測儀布魯克EPR

通用型ESR/工業(yè)分析/教育，又稱電子自旋共振(ESR)。具有順磁性的物質(zhì)中的未成對電子的自旋產(chǎn)生的磁矩與射頻電磁波相互作用時(shí)所引起的共振吸收。順磁共振頻率高于核磁共振頻率2～3個(gè)數(shù)量級(jí)，其波長屬于微波區(qū)。順磁共振譜廣泛用于研究過渡元素化合物、自由基、金屬、半導(dǎo)體和某些點(diǎn)缺陷(如色心)固體的結(jié)構(gòu)以及自由基聚合機(jī)理、高聚物降解機(jī)理等。它可利用光譜分裂常數(shù)g研究電子成鍵本性，由譜線積分強(qiáng)度分析自由基濃度，由譜線寬度探討未成對電子與其他電子相互作用，由超精細(xì)分裂研究分子中電子的離域作用等。

電子自旋共振（ESR）波譜儀能夠檢測樣品中自由基的濃度和成分。

樣品可以是液體、固體或氣體。自由基是具有未成對電子的原子或分子，它們非?；钴S。也有許多穩(wěn)定的自由基，如毛發(fā)里的黑色素或群青色素等。許多過渡金屬和稀土金屬也有未成對電子，會(huì)檢測出ESR信號(hào)。諸如紫石英、煙晶和螢石等因含有未成對電子而呈現(xiàn)出顏色的礦石，也會(huì)有ESR信號(hào)。

電子自旋共振（ESR），亦稱電子順磁共振（EPR），它和NMR、MRI都是磁共振波譜技術(shù)。NMR和MRI是原子核與電磁輻射（EMR）發(fā)生交互作用，而ESR/EPR則是一個(gè)或多個(gè)未成對電子與電磁輻射發(fā)生交互作用。盡管NMR無法檢測出所有原子核，但絕大多數(shù)物質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生NMR信號(hào)，

不過，ESR并非這種情況。在各種形式的磁共振中，EMR是其磁分量與原子核或電子的磁矩發(fā)生交互作用。自旋成對電子的凈磁矩為零；因此，不會(huì)有ESR信號(hào)。典型ESR波譜儀，是將樣品放置于可以緩慢變化的均勻磁場輻照范圍的高頻共振腔中。在微波以固定頻率照射下，未成對電子將在符合等式E=hν=gBH的特征磁場中，在自

旋“向上”和自旋“向下”狀態(tài)之間，發(fā)生共振躍遷。

等式中，h表示普朗克常數(shù)，B表示電子的玻爾磁子，ν表示微波頻率，H表示外加磁場，g表示自由基的特征（“g-fac-tor”是一個(gè)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定的數(shù)，有機(jī)自由基的g-factor接近2）。共振磁場g-factor的函數(shù)，共振峰信號(hào)強(qiáng)度取決于樣品中的自由基含量。

歷史上，自1945年首次采用實(shí)驗(yàn)方法對ESR效應(yīng)進(jìn)行測量以來，ESR波譜儀的設(shè)計(jì)一直是使用大型水冷電磁體來產(chǎn)生可變磁場。常規(guī)ESR波譜儀采用與老式核磁共振（NMR）波譜儀相類似的配置。這種設(shè)計(jì)對于提高便攜性是極大的障礙，因?yàn)殡姶朋w裝置的重量在200公斤以上，運(yùn)行功率達(dá)數(shù)千瓦。布魯克microESR TM 波譜儀利用小巧的強(qiáng)力稀土磁體和低功率電磁鐵芯，避免了這個(gè)問題。樣品裝在高品質(zhì)因子（Q值）的共振腔內(nèi)，比之常規(guī)ESR，其“填充率”相對較高。因此，在實(shí)現(xiàn)高靈敏度和杰出分辨率的同時(shí)，可將整臺(tái)設(shè)備的外形尺寸縮小100倍。微波橋和接收器的設(shè)計(jì)也實(shí)現(xiàn)了根本性創(chuàng)新，通過采用類似于無線通信設(shè)備所使用的現(xiàn)代低成本集成元件，相比于比常規(guī)ESR波譜儀，它們進(jìn)一步降低了microESR TM 波譜儀的成本和尺寸。我們的創(chuàng)新反映出ESR波譜儀領(lǐng)域的根本性轉(zhuǎn)變——從大型集中式波譜儀系統(tǒng)，朝著甚至可以在現(xiàn)場使用的小型便攜式多功能設(shè)備發(fā)展。

布魯克電子順磁共振波譜儀microESR的應(yīng)用

對毛發(fā)、松針、茶葉和藍(lán)色化妝品等含有自由基的日常物品進(jìn)行檢測。毛發(fā)中的黑色素含有自由基。毛發(fā)越黑，自由基含量越高。圖A所示是黑色、橙色和白色貓毛測得的ESR波譜疊加圖。所有樣品的毛發(fā)質(zhì)量是相同的。理論上，白色貓毛應(yīng)當(dāng)不產(chǎn)生信號(hào)；然而，白色貓毛并非取自白化變種的貓，而是取自貓身上的白色斑塊，因此仍有少許殘余信號(hào)。 

過渡金屬和超精細(xì)分裂

 向?qū)W生介紹原子核造成的超精細(xì)分裂

 在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，合成了多種配位化合物，并分析了ESR波譜

學(xué)生了解到，不只是過渡金屬原子核會(huì)造成這些化合物的

超精細(xì)分裂，其他原子核也會(huì)導(dǎo)致超精細(xì)分裂

 還探討了自旋量子數(shù)為零（I =0）的原子核

動(dòng)力學(xué)

  向?qū)W生介紹如何使用ESR來監(jiān)測反應(yīng)。

 這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)使用了穩(wěn)定的氮氧自由基——

TEMPOL（2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧-4氧基）——來測定果汁的抗氧化性。